(57)【要約】【課題】自在に探傷面に対する探触子の絶対位置を決定でき、特に探傷面に存在するひびが内部で複雑な形状を有している探傷面に対して良好な探傷結果を得ることができる超音波探傷システムおよび同システムを用いた超音波探傷試験方法を提供する。【解決手段】超音波探傷を実施する際に用いる超音波探傷システムであって、探傷面１に対して三次元動作により探触子を位置決めするスキャナ２と、探触子３と探傷面との距離を計測する距離センサ４と、探傷面の形状等に関する情報に基づいて、探触子の位置、超音波の入射方向および軌跡を表示するキャド装置１４と、探傷結果を出力する探傷器６とを備える。【選択図】  図４
2005300363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波探傷を実施する際に用いる超音波探傷システムであって、探傷面に対して三次元動作により探触子を位置決めするスキャナと、前記探触子と前記探傷面との距離を計測する距離センサと、前記探傷面の形状等に関する情報に基づいて、前記探触子の位置、超音波の入射方向および軌跡を表示するキャド装置と、探傷結果を出力する探傷器とを備えたことを特徴とする超音波探傷システム。
【請求項２】
前記スキャナは、前記探触子を直行方向または回転方向に自在に位置決めすることが可能である請求項１記載の超音波探傷システム。
【請求項３】
前記距離センサは、互いに離間する探触子と探傷面との距離計測が可能である請求項１記載の超音波探傷システム。
【請求項４】
前記キャド装置は、前記探触子により得られた結果に基づく探傷表面形状および超音波の入射方向についての情報と、探傷部の設計寸法情報と、前記探触子の探傷部に対する位置をインプットすることが可能であり、超音波探傷中に前記探傷部のひび形状、深さおよび超音波の軌跡を超音波探傷中にモニタすることが可能な請求項１記載の超音波探傷システム。
【請求項５】
最適探傷条件を見出す手段として、前記探触子を回転軸方向に回転させ、前記ひびの端部から得られるエコーの最大値および前記ひびの最大深さを探索する手段を有する請求項１記載の超音波探傷システム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波探傷システムを使用して、探傷面に対して探触子を位置決めし、前記探触子と前記探傷面との距離を計測し、前記探傷面の形状等に関する情報、前記探触子の位置、超音波の入射方向および軌跡を表示し、探傷結果を出力することを特徴とする超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば配管等の各種溶接構造物において、欠陥をサイジングするために実施する超音波探傷試験システムおよび超音波探傷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接欠陥等の欠陥をサイジングする場合には、検査員による超音波探傷試験結果のみの解析、および評価により実施されている。
【０００３】
しかし、溶接構造物における超音波探傷試験では、特に凹凸が大きい等、形状が複雑な探傷表面を有している探傷面に対して超音波探傷試験を実施する場合には、探触子と探傷面とを正対させることが困難であり、また再現性に乏しく、超音波探傷試験の精度に大きい影響を及ぼしている。
【０００４】
そこで従来、被検体表面が局面形状の場合、表面における超音波の反射の害を除き、良好な探傷画像が得られるようにするため、Ｘ、Ｙ，Ｚ軸スキャナを有する３軸駆動機構を有する超音波探傷装置を提案している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１２８３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の技術では、溶接構造物における超音波探傷試験について、凹凸が大きいなど形状が複雑な探傷表面に適用することができるが、探傷面に存在するひびが内部で複雑な形状を有している探傷面に対する超音波探傷試験を実施する場合には、探触子と探傷面を正対させることが非常に困難な場合があり、また、再現性に乏しく、超音波探傷試験の精度に大きく影響していた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、自在に探傷面に対する探触子の絶対位置を決定でき、特に探傷面に存在するひびが内部で複雑な形状を有している探傷面に対して良好な探傷結果を得ることができる超音波探傷システムおよび同システムを用いた超音波探傷試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、請求項１に係る発明では、超音波探傷を実施する際に用いる超音波探傷システムであって、探傷面に対して三次元動作により探触子を位置決めするスキャナと、前記探触子と前記探傷面との距離を計測する距離センサと、前記探傷面の形状等に関する情報に基づいて、前記探触子の位置、超音波の入射方向および軌跡を表示するキャド装置と、探傷結果を出力する探傷器とを備えたことを特徴とする超音波探傷システムを提供する。
【０００８】
請求項２に係る発明では、前記スキャナは、前記探触子を直行方向または回転方向に自在に位置決めすることが可能である超音波探傷システムを提供する。
【０００９】
請求項３に係る発明では、前記距離センサは、互いに離間する探触子と探傷面との距離計測が可能である超音波探傷システムを提供する。
【００１０】
請求項４に係る発明では、前記キャド装置が、前記探触子により得られた結果に基づく探傷表面形状および超音波の入射方向についての情報と、探傷部の設計寸法情報と、前記探触子の探傷部に対する位置をインプットすることが可能であり、超音波探傷中に前記探傷部のひび形状、深さおよび超音波の軌跡を超音波探傷中にモニタすることが可能である超音波探傷システムを提供する。
【００１１】
請求項５に係る発明では、最適探傷条件を見出す手段として、前記探触子を回転軸方向に回転させ、前記ひびの端部から得られるエコーの最大値および前記ひびの最大深さを探索する手段を有する超音波探傷システムを提供する。
【００１２】
請求項６に係る発明では、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波探傷システムを使用して、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波探傷システムを使用して、探傷面に対して探触子を位置決めし、前記探触子と前記探傷面との距離を計測し、前記探傷面の形状等に関する情報、前記探触子の位置、超音波の入射方向および軌跡を表示し、探傷結果を出力することを特徴とする超音波探傷方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、探傷面に対する探触子の向き、角度を調整できるスキャナに探触子を搭載するとともに、探触子と探傷面との距離を計測して、その結果をスキャナの制御にフィードバックすることが可能である。また、超音波探傷試験を実施する上で、探傷面に凹凸、ひび等がある場合でも、スキャナを制御することによって探触子を探傷面に対して探傷上最適な位置に制御することが可能である。そして、これらの情報をキャド装置に取り込み、総合的に分析して、最適な探触子位置を割り出し、スキャナにより探触子を最適な位置に移動させることができる。したがって、溶接構造物における超音波探傷試験において困難であった形状が複雑な探傷表面、または、ひびが内部で複雑な形状を有している探傷面に対しても、良好な超音波探傷試験結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る超音波探傷システムおよび超音波探傷試験方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態による超音波探傷システムの概要を示す構成図である。
【００１６】
この超音波探傷システムは、図１に示すように、探傷面１に対応するスキャナ２を備え、このスキャナ２に探触子３および距離センサ４が設けられている。
【００１７】
スキャナ２は、距離センサ２および探触子３を保持することが可能な機構となっている。この距離センサ２により、探傷面１と探触子３との距離を測定し、その結果に基づいて、スキャナ２を動かすことにより、探触子３と探傷面１との位置関係を最適なものとすることが可能である。
【００１８】
また、本実施形態では、スキャナ２を動作制御するためのスキャナ制御盤５、探傷結果を表示する探傷器６、距離センサ２の計測結果を知るための距離センサアンプ７を備えている。
【００１９】
図２（Ａ），（Ｂ）は、前述のスキャナ２における回転軸方向の一例を示している。なお、これらの図は、スキャナ２に取り付けられた探触子３および距離センサ４を、スキャナ２の側面視として示したものである。
【００２０】
図２（Ａ）に示すように、本実施形態のシステムでは、例えば直行軸３軸８，９，１０と、これらの軸８，９，１０を中心として回転する３つの回転軸１１，１２，１３の合計６軸をもつ機構としている。
【００２１】
なお、探傷面１における探傷表面形状、予想されるひびの性状、探傷対象物の材質、接触媒体等の探傷条件によっては、６軸以外の異なる軸数を有するスキャナにより、探傷面１と探触子３との間の距離を超音波探傷試験上、最適な位置関係に修正可能である。
【００２２】
図３は、上述した距離センサ４の配置例を示している。なお、図３は、図２に示したスキャナ２に取り付けられた距離センサ４を探触子３とともに、探傷面１側（下側）から見た状態を示したものである。
【００２３】
この図３に示したように、距離センサ４は３体設けられ、探触子３の両側位置の外面部位に沿って配置されている。すなわち、距離センサ４は探触子３の一側方の外面部位に２体配置され、他側方の外面に１体配置されている。
【００２４】
なお、この距離センサ４の取付け個数については、探傷表面形状、予想されるひびの性状、探傷対象物の材質、および接触媒体等の探傷条件により、適宜異ならせることができる。
【００２５】
また、距離センサ４としては、超音波距離センサ、またはレーザ距離センサを適用することが望ましい。
【００２６】
図４は、本実施形態における詳細なシステム構成を示す図である。
【００２７】
この図４に示すように、本実施形態では、スキャナ制御盤５、探傷器６、距離センサ（アンプ）７とともに、キャド（ＣＡＤ：Computer Aided Design）装置１４が組込まれたシステム構成とされている。
【００２８】
すなわち、予め探傷面の設計情報をインプットしてあるキャド装置１４に、距離センサ４により計測した探触子と探傷面の距離計測結果、および、探傷器６から探傷結果、すなわちＡスコープおよびＢスコープから超音波の入射方向、超音波の軌跡および探傷面の表面形状明らかにして、これらの情報をキャド装置１４に取り込み、これらの情報を総合的に分析して、最適な探触子位置を割り出し、スキャナ２により探触子を最適な位置に移動させるシステムが構成されている。
【００２９】
なお、探触子３はフェーズドアレイ探触子とすることにより、超音波の入射方向、超音波の軌跡および探傷面の表面形状が一層、理解し易いと考えられる。
【００３０】
探傷面１が滑らかでない場合、または、探傷面に存在するひびが内部で回転している等複雑な形状を有している場合には、スキャナ２が有する回転軸方向に探触子を回転させながら探傷を実施することにより、ひびの端部エコーが最深点から探知できる探触子位置を模索しながら探傷を実施するシステムが有効であると考えられる。なお、このとき、回転させる回転軸数は、探傷表面形状、予想されるひびの性状、探傷対象物の材質、接触媒体等の探傷条件により、種々設定することができる。
【００３１】
以上の実施形態によれば、探傷面１に対する向き、角度を調整できるスキャナ２に探触子３を搭載するとともに、探触子３と探傷面１との距離を計測して、その結果をスキャナ２の制御にフィードバックすることが可能である。また、超音波探傷試験を実施する上で、探傷面に凹凸、ひび等がある場合でも、スキャナ２を制御することによって探触子３を探傷面１に対して探傷上最適な位置に制御することが可能である。
【００３２】
そして、これらの情報をキャド装置１４に取り込み、総合的に分析して、最適な探触子位置を割り出し、スキャナ２により探触子を最適な位置に移動させることができる。したがって、溶接構造物における超音波探傷試験において困難であった形状が複雑な探傷表面、または、ひびが内部で複雑な形状を有している探傷面に対しても、良好な超音波探傷試験結果を得ることができる。
【００３３】
なお、上述した構成および方法の全て、または一部の超音波探傷システムを用いて超音波探傷試験を実施することにより、特に、複雑な形状を有する探傷面に対する超音波探傷試験を実施することが可能である。この場合には、スキャナ２の直行軸および回転軸数、距離センサの設置個数および設置位置、ＣＡＤシステムの組み込み有無について、探傷表面形状、予想されるひびの性状、探傷対象物の材質、接触媒体等の探傷条件により、種々設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態による超音波探傷システムを示す概略図。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、スキャナにおける回転軸方向の一例を示す図。
【図３】本発明の実施形態における距離センサの配置例を示す図。
【図４】本発明の実施形態による超音波探傷システムを示す詳細構成図。
【符号の説明】
【００３５】
１  探傷面
２  スキャナ
３  探触子
４  距離センサ
５  スキャナ制御盤
６  探傷器
７  距離センサアンプ
８  スキャナ回転方向
９  スキャナ回転方向
１０  スキャナ回転方向
１１  スキャナ直動方向
１２  スキャナ直動方向
１３  スキャナ直動方向
１４  キャド装置
【図１】
2005300363.tif 000003
【図２】
2005300363.tif 000004
【図３】
2005300363.tif 000005
【図４】
2005300363.tif 000006